සූර්යයාගෙන් පෘථිවියට සැබැවින්ම ලැබෙන්නේ කුමක්ද? ඔබ ඇසුවහොත්, බොහෝ දෙනාගේ පිළිතුර වනුයේ “ශක්තිය” යන්නයි. නමුත්, පෘථිවිය සූර්යයාගෙන් ලබා ගන්නා ශක්ති ප්‍රමාණයම නැවත අභ්‍යවකාශයට විකිරණය කරන බව ඔබ දන්නවාද?

බොහෝ දෙනා සිතන්නේ අප එම ශක්තිය “භාවිතා කරන” නිසා නැවත පිටවන්නේ අඩු ප්‍රමාණයක් කියාය. නමුත් සත්‍යය නම්, ලැබෙන ශක්තිය සහ පිටවන ශක්තිය හරියටම සමාන විය යුතු බවයි. එසේ නොවූයේ නම්, පෘථිවිය ක්‍රමයෙන් උණුසුම් වී ජීවයට පැවතිය නොහැකි තැනක් බවට පත් වනු ඇත.

එසේනම්, ලැබෙන ශක්ති ප්‍රමාණයම පිටවී යන්නේ නම්, සූර්යයාගෙන් අපට ලැබෙන සැබෑ ප්‍රයෝජනය කුමක්ද?

පිළිතුර රැඳී ඇත්තේ භෞතික විද්‍යාවේ ඇති වැදගත්ම, එහෙත් අඩුවෙන්ම වටහාගත් සංකල්පයක් වන “එන්ට්‍රොපිය” (Entropy) තුළය. මෙම සංකල්පය අණුක ගැටීම් සහ දැවැන්ත කුණාටු වල සිට, විශ්වයේ ආරම්භය, පරිණාමය සහ එහි නොවැළැක්විය හැකි අවසානය දක්වා සෑම දෙයක්ම පාලනය කරයි. එය කාලය ගලායන දිශාව සහ ජීවය පැවතීමට හේතුව පවා තීරණය කරනවා විය හැකිය.

එන්ට්‍රොපිය යනු කුමක්ද?

එන්ට්‍රොපිය යනු “අක්‍රමිකතාව” (disorder) ලෙස පොදුවේ හැඳින්වුවද එය වටහා ගැනීමට ඇති හොඳම ක්‍රමය නම් “ශක්තිය පැතිරී යාමේ ප්‍රවණතාවය” ලෙස සිතීමයි.

• අඩු එන්ට්‍රොපිය (Low Entropy): මෙයින් අදහස් කරන්නේ ශක්තිය එක තැනක ගොනුවී (concentrated) ඇති බවයි. මෙම ශක්තිය ඉතා ප්‍රයෝජනවත්ය (usable).
• වැඩි එන්ට්‍රොපිය (High Entropy): මෙයින් අදහස් කරන්නේ ශක්තිය විසිරී (spread out) ඇති බවයි. මෙම ශක්තියට ඇත්තේ අඩු ප්‍රයෝජනවත් බවකි.

තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය (Second Law of Thermodynamics) පවසන්නේ විශ්වයේ සම්පූර්ණ ශක්තිය නියතව පැවතියද, එම ශක්තිය කාලයත් සමඟ සැමවිටම පැතිරී යන බවයි. එනම්, විශ්වයේ සමස්ත එන්ට්‍රොපිය සැමවිටම උපරිමයක් කරා නැඹුරු වන බවයි².

වාෂ්ප එන්ජිමෙන් ලැබුණු පාඩම

මෙම සංකල්පය 1800 ගණන්වල මුල් භාගයේදී ප්‍රංශ ඉංජිනේරුවෙකු වූ සාදි කාර්නෝ (Sadi Carnot) විසින් වාෂ්ප එන්ජින් අධ්‍යයනය කිරීමේදී මතු විය. එකල හොඳම වාෂ්ප එන්ජින් පවා 3% ක පමණ කාර්යක්ෂමතාවයකින් ක්‍රියා කළේය. කාර්නෝ සිතුවේ ඝර්ෂණය හෝ තාප හානිය වැනි කිසිදු පාඩුවක් නොමැති “පරමාදර්ශී එන්ජිමක්” (ideal heat engine) ගැනයි.

ඔහුගේ ප්‍රධාන සොයාගැනීම වූයේ, පරමාදර්ශී එන්ජිමක වුවද, 100% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත නොහැකි බවයි^24242424. එන්ජිමේ චක්‍රය සම්පූර්ණ කර පිස්ටනය නැවත මුල් ස්ථානයට ගෙන ඒම සඳහා, උණුසුම් ප්‍රභවයෙන් ලබාගත් තාපයෙන් කොටසක් අනිවාර්යයෙන්ම “සිසිල්” ස්ථානයකට (cold bar) මුදා හැරිය යුතු විය.

වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, ගොනුවූ ශක්තිය (උණුසුම් වාෂ්පය) ප්‍රයෝජනවත් කාර්යයක් (එන්ජිම කරකැවීම) බවට පත් කිරීමේදී, එම ශක්තියෙන් කොටසක් අනිවාර්යයෙන්ම පැතිරී යා යුතුය (සිසිල් පරිසරයට මුදා හැරිය යුතුය). ශක්තිය පැතිරී යාම (එන්ට්‍රොපිය වැඩිවීම) යනු කාර්යයක් සිදුවීමේ අතුරු ප්‍රතිඵලයකි.

ශක්තිය පැතිරෙන්නේ ඇයි? සම්භාවිතාවේ නීතිය

නමුත් ශක්තිය සැමවිටම පැතිරෙන්නේ ඇයි? උණුසුම් කෝපි කෝප්පයක් කාමර උෂ්ණත්වයට සිසිල් වන්නේ ඇයි? එය නැවත තනිවම උණුසුම් නොවන්නේ ඇයි?

පිළිතුර සම්භාවිතාව (Probability) යි. ඔස්ට්‍රියානු භෞතික විද්‍යාඥ ලුඩ්විග් බෝල්ට්ස්මාන් (Ludwig Boltzmann) පෙන්වා දුන්නේ ශක්තිය පැතිරී යාම යනු එය කළ හැකි එකම දෙය නිසා නොව, එය සිදුවීමට ඇති ඉඩකඩ අතිශයින්ම වැඩි නිසා සිදුවන බවයි.

• උදාහරණය: රූබික් කියුබයක් (Rubik’s cube) ගැන සිතන්න²⁸.
• අඩු එන්ට්‍රොපි තත්ත්වය: එය සම්පූර්ණයෙන්ම විසඳා ඇති තත්ත්වයයි. එය පැවතිය හැක්කේ එක් ආකාරයකට පමණි.
• වැඩි එන්ට්‍රොපි තත්ත්වය: එය අවුල් වී ඇති තත්ත්වයයි. එය පැවතිය හැකි ආකාර ක්වොන්ටිිිලියන (quintillions) ගණනක් තිබේ.

ඔබ ඇස් වසාගෙන කියුබය අහඹු ලෙස කරකැවුවහොත්, එය එක් විසඳූ තත්ත්වයක සිට අවුල් සහගත තත්ත්වයන් ක්වොන්ටිලියන ගණනින් එකකට ගමන් කිරීමේ සම්භාවිතාව 100% කට ආසන්නය. එය නැවත අහඹු ලෙස කරකැවීමෙන් විසඳෙනු ඇතැයි සිතිය නොහැක.

විශ්වයේ ශක්තියද එසේමය. ශක්තිය එක තැනක ගොනුවී (අඩු එන්ට්‍රොපිය) පැවතිය හැකි ආකාර ගණන ඉතා ස්වල්පයකි. ශක්තිය විසිරී (වැඩි එන්ට්‍රොපිය) පැවතිය හැකි ආකාර ගණන ගණන් කළ නොහැකි තරම් වැඩිය. එබැවින්, ස්වභාවිකවම, ශක්තිය සැමවිටම ගමන් කරන්නේ වඩාත්ම සම්භාවිතාව සහිත, එනම් විසිරුණු තත්ත්වය දෙසටය.

සූර්ය ප්‍රහේලිකාව සහ ජීවය

දැන් අපි නැවතත් සූර්ය ප්‍රහේලිකාව වෙත යමු. පෘථිවිය යනු සංවෘත පද්ධතියක් නොවේ. අපට නිරන්තරයෙන් සූර්යයාගෙන් යමක් ලැබේ.

අපට ලැබෙන්නේ ශක්තියම නොවේ; අපට ලැබෙන්නේ අඩු එන්ට්‍රොපි ශක්තියකි (Low Entropy Energy). එනම්, එක තැනක ගොනුවූ, ඉහළ ප්‍රයෝජනයක් ඇති ශක්තියකි.

පෘථිවියේ ජීවය (ශාක, සතුන්) මෙම ගොනුවූ ශක්තිය ලබා ගනී. ජීවී ක්‍රියාවලීන් හරහා (වැඩීම, චලනය වීම, හුස්ම ගැනීම) එම ශක්තිය “භාවිතා” කරයි. මෙම ක්‍රියාවලියේදී, ශක්තිය ක්‍රමයෙන් විසිරී යයි, එනම් එන්ට්‍රොපිය වැඩි වේ.

අවසානයේදී, පෘථිවිය මුලින් ලැබුණු ශක්ති ප්‍රමාණයම , එහෙත් දැන් සම්පූර්ණයෙන්ම විසිරී ගිය, වැඩි එන්ට්‍රොපි තාප ශක්තියක් ලෙස අභ්‍යවකාශයට නැවත විකිරණය කරයි.

මෙය මැනිය හැකි ක්‍රමයකි: සූර්යයාගෙන් පෘථිවියට ලැබෙන සෑම එක් (1) ඉහළ-ශක්ති (අඩු එන්ට්‍රොපි) ෆෝටෝනයකටම, පෘථිවිය විසින් අඩු-ශක්ති (වැඩි එන්ට්‍රොපි) ෆෝටෝන විස්සක් (20) පමණ නැවත අභ්‍යවකාශයට විමෝචනය කරයි.

ජීවය යනු, අඩු එන්ට්‍රොපිය, වැඩි එන්ට්‍රොපිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ මෙම ක්‍රියාවලිය අතරතුර සිදුවන සංකීර්ණ සංසිද්ධියයි. සමහර විද්‍යාඥයින් යෝජනා කරන්නේ ජීවය යනු එන්ට්‍රොපිය වැඩි කිරීමේ වේගය තවත් ඉක්මන් කිරීමට විශ්වය විසින්ම සොයාගත් ක්‍රමයක් බවයි.

කාලයේ ඊතලය සහ විශ්වයේ ඉරණම

මෙම එන්ට්‍රොපියේ නොනවතින වර්ධනය “කාලයේ ඊතලය” (Arrow of Time) නිර්මාණය කරයි. අතීතය, අනාගතයෙන් වෙනස් වන්නේ අතීතයේදී එන්ට්‍රොපිය අඩු වූ නිසාය. අපට බිත්තරයක් කඩා වැටෙනු දැකිය හැකි නමුත්, කැඩුණු බිත්තරයක් නැවත එකතු වී අතකට පනිනු දැකිය නොහැක.

මෙයින් අදහස් කරන්නේ විශ්වය ආරම්භ වූයේ, එනම් මහා පිපිරුම (Big Bang) සිදුවූයේ, අතිශයින්ම අඩු එන්ට්‍රොපි තත්ත්වයකින් බවයි. එකල සියලු පදාර්ථය ඒකාකාරීව පැතිරී තිබුණි. ගුරුත්වාකර්ෂණය යටතේ, එසේ ඒකාකාරීව පැවතීම ඉතා අසම්භාව්‍ය (අඩු එන්ට්‍රොපි) තත්ත්වයකි.

කාලයත් සමඟ, ගුරුත්වාකර්ෂණය එම පදාර්ථය තැන් තැන් වලට එකතු කර (තරු, මන්දාකිණි) , ගබඩා වී තිබූ ශක්තිය මුදා හරිමින්, එන්ට්‍රොපිය වැඩි කළේය.

මෙම ක්‍රියාවලිය අනාගතයේ දිනක “විශ්වයේ තාප මරණය” (Heat Death of the Universe) දක්වාම ගමන් කරනු ඇත. එදාට, සියලු ශක්තිය උපරිම ලෙස විසිරී ගොස්, කිසිදු ගොනුවූ ශක්ති ප්‍රභවයක් ඉතිරි නොවනු ඇත. කිසිදු රසවත් සිදුවීමක් සිදු විය නොහැකි අතර, කාලයේ ඊතලය පවා අතුරුදහන් වනු ඇත.

සංකීර්ණත්වය ඇත්තේ මැද ය

නමුත් එන්ට්‍රොපිය යනු විනාශය කරා ගෙන යන නරක දෙයක්ම නොවේ. කිරි වීදුරුවක් තේ කෝප්පයකට වත් කිරීම ගැන සිතන්න.

1. ආරම්භය (අඩු එන්ට්‍රොපිය): කිරි සහ තේ වෙන් වෙන්ව ඇත. ඉතා සරල, පිළිවෙල තත්ත්වයකි.
2. අවසානය (වැඩි එන්ට්‍රොපිය): සම්පූර්ණයෙන්ම මිශ්‍ර වී ඇත. එයද සරල, ඒකාකාරී තත්ත්වයකි.
3. මැද: කිරි සහ තේ මිශ්‍ර වන මොහොතේ, අපට ඉතා අලංකාර, සංකීර්ණ රටා (complex structures) දැකගත හැකිය.

අපි ජීවත් වන්නේ විශ්වයේ මෙම “මැද” අවධියේය. විශ්වය සිය අවම එන්ට්‍රොපි තත්ත්වයේ සිට උපරිම එන්ට්‍රොපි තත්ත්වය දක්වා ගමන් කරන අතරතුර, මෙම සංකීර්ණ ජීවය බිහිවී ඇත. අපගේ පැවැත්ම රඳා පවතින්නේ සූර්යයාගෙන් ලැබෙන එම ගොනුවූ, අඩු එන්ට්‍රොපි ශක්ති ප්‍රවාහය මතය.

(නැවත කියවා පහත දැක්වෙන වීඩියෝවද බලන්න)

වීඩියෝව වෙරිටාසියම් අඩවියෙනි